17. Гидратная оболочка глинистых частиц и краткая характеристика.

Взаимодействие между дисперсной фазой и дисперсионной средой оказывает существенное влияние на свойства промывочных жидкостей. Это взаимодействие проявляется в притяжении или отталкивании молекул дисперсионной среды поверхностью частиц дисперсной фазы.

Благодаря притяжению молекулы воды вблизи твердых частиц располагаются более компактно и не могут свободно перемещаться, т.е. находятся в связанном состоянии. Вода этого слоя, называется связанной водой.

В зависимости от силы притяжения, связанная вода состоит из нескольких слоев молекул. Чем больше силы притяжения, тем из большего числа слоев молекул состоит связанная вода.

По мере удаления от поверхности твердой частицы, молекулы дисперсионной среды испытывают меньшее притяжение. Связь между ними и твердой поверхностью ослабевает, и на некотором расстоянии от поверхности частицы дисперсной фазы молекулы дисперсионной среды уже не испытывают притяжения.

Вокруг частицы твердой фазы образуется сольватная оболочка из молекул дисперсионной среды. Если дисперсионная среда вода, то эта оболочка называется гидратной. Оболочка развита неравномерно по поверхности дисперсной фазы. Наибольшая ее толщина по плоским поверхностям частицы, наименьшая на углах, ребрах.

Гидратные оболочки являются фактором стабильности буровых растворов. Они предохраняют частицы дисперсной фазы от слипания и выпадения в осадок.

18. Промывочные жидкости как дисперсные системы

Системы, в которых одно вещество распределено в среде другого в виде очень мелких частиц, называются дисперсными системами. Вещества, содержащиеся в системе, состоят из нескольких компонентов и имеют различную степень дисперсности (раздробленности). В зависимости от степени дисперсности компонентов системы разделяют на гомогенные и гетерогенные.

Гомогенной называется однородная система, состоящая из одной фазы и не имеющая между компонентами поверхности раздела. Примером такой системы являются газовые смеси и истинные растворы (растворы щелочей, кислот). В бурении истинные растворы применяются для обработки промывочных и тампонажных растворов. Гетерогенными называются системы, состоящие из двух или большего числа фаз, между которыми существуют реальные поверхности раздела.

Промывочные жидкости и тампонажные растворы, а также некоторые химические реагенты, относятся к дисперсным гетерогенными системам.

Дисперсная система состоит из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсной фазой называется вещество мелко раздробленное и равномерно распределенное в другом, которое является дисперсионной средой.

Если частицы дисперсной фазы имеют одинаковый размер, то дисперсная система называется монодисперсной, если разный размер – полидисперсной. Промывочные и тампонажные жидкости относятся к полидисперсным системам [1].

19. Твердая фаза промывочных жидкостей.

Для бурения нефтяных и газовых скважин применяются глинистые, безглинистые растворы и растворы специального назначения.

Глинистые растворы представляют собой полидисперсные системы, состоящие из мелко раздробленных глинистых частиц, химических реагентов, частиц утяжелителя, частиц разбуриваемых пород, перешедших в раствор и воды, содержащей различные ионы.

Наиболее активной частью глинистых растворов является глина. Глины – это осадочные горные породы. Глинистые минералы обладают специфическими свойствами из которых наиболее важными являются: набухание, гидрофильность, пластичность, ионный обмен, способность диспергироваться в воде на мельчайшие частички.

В химическом отношении глины представляют собой водные алюмосиликаты, т.е. соединения окислов алюминия, кремния и воды.

Глины делятся на несколько групп, отличающихся друг от друга химическим составом и структурой кристаллической решетки. Наиболее важными и широко распространенными группами минералов являются монтмориллонит, каолинит, гидрослюды, палыгорскит.

Для бурения скважин большое значение имеют глины группы монтмориллонита, т.к. эти глины позволяют получать наилучшие глинистые растворы. Из монтмориллонита в основном состоят бентонитовые глины. При бурении в солевых отложениях эффективно использование солестойкой глины палыгорскит.